建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的探討

摘 要 隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及現(xiàn)代建筑領(lǐng)域技術(shù)的水平的不斷提升，在建筑領(lǐng)域低壓配電已經(jīng)成為建筑安全的一個(gè)重要內(nèi)容，其中的接地系統(tǒng)更是提高建筑安全水平的一個(gè)重要方法和考察建筑安全水平的一個(gè)重要指標(biāo)。本文將從接地系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，結(jié)合建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的實(shí)際，對建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究和探討。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣 低壓配電設(shè)計(jì) 接地系統(tǒng)

在建筑工程中電氣設(shè)備是最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，建筑電氣低壓配電接地系統(tǒng)的安全運(yùn)行直接關(guān)系到用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以接地系統(tǒng)的接地質(zhì)量一直是社會各界高度關(guān)注的領(lǐng)域，同時(shí)隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民群眾在生活中對電力的需求也在大幅度上升，對建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的研究具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。

1 建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)過程中各個(gè)接地系統(tǒng)的概述

建筑電氣低壓配電中的接地也就是將目標(biāo)電氣與大地相連的過程，在配電領(lǐng)域因?yàn)榇蟮氐碾娮柘鄬^低，而電容相對較大，所以在建筑電氣低壓配電中將電氣的帶電端與大地相連能夠保證用電主體的用電安全。在低壓配電活動中因?yàn)榻拥卦淼牟煌?，接地系統(tǒng)分為很多種不同的類型，其中較為典型的有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)，其中TN系統(tǒng)又可以分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)，在這些接地系統(tǒng)中，T代表的是電源的直接接地線，I代表的是經(jīng)過一定的抗阻或者一定絕緣測試的接地，N是指接地系統(tǒng)中的中性線，C指的是在具體應(yīng)用中將中性線與保護(hù)線合并為一體的特殊形式，S則代表中性線與保護(hù)線分開使用單獨(dú)承擔(dān)接地任務(wù)的接地形式。

在建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)中，工作人員主要會面臨來自兩個(gè)方面的問題，一方面是供配電系統(tǒng)中電源端帶有電導(dǎo)體的接地問題；另一方面是供配電系統(tǒng)中負(fù)荷端電氣裝置外露點(diǎn)部分的接地問題。

2 建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)過程中接地系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 TN-C系統(tǒng)

接地系統(tǒng)的TN-C系統(tǒng)就是在接地線路設(shè)計(jì)活動中將中性線N與保護(hù)線PE結(jié)合在一起，以一條線承載中性線和保護(hù)線兩種保護(hù)功能接入大地，在具體的接地活動中主要就是將電氣設(shè)備的金屬外殼與PE線、N線連接在PEN線上，這樣結(jié)合在一起的主線既可以作為中性線使用又可以作為保護(hù)線使用，降低了接地系統(tǒng)的施工負(fù)擔(dān)，提高了接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率。在具體的TN-C系統(tǒng)運(yùn)行過程中，PNE線既能夠承載復(fù)雜的電流運(yùn)行，還能夠承載諧波電流。同時(shí)其在運(yùn)行過程中因?yàn)榇蟮氐淖陨淼碾娮栎^低、電容較大會在高電流經(jīng)過時(shí)保持較低的電位水平，能夠起到一定的降低電氣設(shè)備過高電壓的作用，結(jié)合TN-C電氣接地系統(tǒng)的這些特點(diǎn)，可以綜合分析出TN-C接地系統(tǒng)，更加適合在三相負(fù)荷較為均衡的供電系統(tǒng)中應(yīng)用，能夠有效的提升電氣系統(tǒng)的安全性。但是其自身的缺點(diǎn)也是相對明顯的，因?yàn)橹行跃€與保護(hù)線的結(jié)合使用，導(dǎo)致保護(hù)線中電流對中性線的穩(wěn)定性影響很大，在較為精密的系統(tǒng)中使用中性線的不穩(wěn)定會影響系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。所以在對供電系統(tǒng)進(jìn)行接地設(shè)計(jì)的過程中，接地線應(yīng)該盡量避免與中性線混用，以保證建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的安全。

2.2 TN-S系統(tǒng)

TN-S接地系統(tǒng)是指在接地系統(tǒng)中中性線N與保護(hù)線PE之間并沒有直接的聯(lián)系，而是分別從電氣系統(tǒng)中接出并按照固定的要求接入大地，所以安全線PE在正常狀態(tài)下都是不帶電的，與之相連接的建筑電氣外殼也是不帶電的。同時(shí)中性線因?yàn)闆]有了保護(hù)線中電流的干擾，在電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性也有了明顯的提升，這種對建筑電氣安全性有較高維護(hù)水平的接地系統(tǒng)，其自身對建筑電氣的安全維護(hù)性水平較高，在民用住宅中有較大的應(yīng)用市場，在一些對設(shè)備供電穩(wěn)定性要求較高的精密電子設(shè)備中這種接地系統(tǒng)也較為實(shí)用。具體連接方式如圖1所示。

2.3 TN-C-S系統(tǒng)

TN-C-S接地系統(tǒng)是一種將中性線與保護(hù)線整體結(jié)合又部分分開的接地系統(tǒng)，TN-C-S是民用建筑配電活動中常用的一種接地系統(tǒng)，通常集中應(yīng)用在較為分散的民用建筑配電活動中。其在民間應(yīng)用廣泛的原因是其自身的接地原理比較明確，而且具體的接線方式也比較簡單，在建筑電氣安全防護(hù)上也有較高的安全性，在具體的應(yīng)用實(shí)踐中因?yàn)橹行跃€N與保護(hù)線PE本身還是有部分相連的，所以PEN線還是具備一定的降壓能力，同時(shí)這種將電壓也作用在建筑電氣的外殼上，會對建筑電氣自身的電氣性能產(chǎn)生一定的影響。所以嚴(yán)格意義上來講PEN線必須重復(fù)接地，而且PE線與中性線之間必須要有嚴(yán)格的絕緣，中性線與大地之間的絕緣效果也必須提高到一定程度才能保證整個(gè)接地系統(tǒng)的安全性能。具體接線方式如圖2所示。

2.4 TT系統(tǒng)

TT接地系統(tǒng)是一種建筑電氣單獨(dú)接地的接地系統(tǒng)，其在運(yùn)行過程中每一個(gè)用電設(shè)備的外殼都單獨(dú)使用一條接地線進(jìn)行接地，并且保證與電源的接地線沒有電氣上的關(guān)聯(lián)，在TT系統(tǒng)中每一個(gè)用電設(shè)備都單獨(dú)與大地相連各個(gè)電氣設(shè)備的保護(hù)線都單獨(dú)接地互不所屬。從根本上杜絕了用電設(shè)備保護(hù)線電流的相互影響。也杜絕了用電設(shè)備自身的保護(hù)線與中性線結(jié)合在一起導(dǎo)致的設(shè)備自身保護(hù)線對中性線的影響。防止電壓沿著用電設(shè)備的保護(hù)線進(jìn)入用電設(shè)備的內(nèi)部影響用電設(shè)備的安全和運(yùn)行質(zhì)量。但是這種接地系統(tǒng)因?yàn)橐獙⒚恳粋€(gè)用電設(shè)備都單獨(dú)接地，而且接地線之間還不能存在電氣意義上的接觸，這就為具體的接地工作提出了較高的要求，接地系統(tǒng)的施工難度會加大，同時(shí)接地系統(tǒng)建設(shè)的成本也會提高。一般只有對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求極高的科研院所才會采用這種基地系統(tǒng)。

TT系統(tǒng)中的所有中性線都是直接引至大地的，而大地的電位是零所以在用電設(shè)備集中工作的時(shí)候，容易發(fā)生對地絕緣擊穿事故，在TT接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)活動中應(yīng)該注意對這一風(fēng)險(xiǎn)的防范。

2.5 IT系統(tǒng)

在通常情況下，建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的IT接地系統(tǒng)電源端口都是不接地的，一般采用設(shè)置高電阻和高電抗的方式來進(jìn)行接地保護(hù)，而建筑電氣設(shè)備的外殼是直接接地的，這種特殊設(shè)置導(dǎo)致該系統(tǒng)中出現(xiàn)第一次故障時(shí)，電源端口的高電阻和高電抗設(shè)置會讓故障電流變得極小，電氣設(shè)備金屬外殼不會產(chǎn)生導(dǎo)致工作人員觸電的電壓，所以并不需要切斷電源。系統(tǒng)會根據(jù)故障信息向維護(hù)人員發(fā)出警示，依靠維護(hù)人員的檢查維修排除故障。這樣的設(shè)置讓IT接地系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能夠維持整個(gè)電氣設(shè)備的供電穩(wěn)定性。在一些對電力供應(yīng)穩(wěn)定性要求較高的企業(yè)中IT接地系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)自身的特點(diǎn)可以對線路中的故障信息進(jìn)行早期預(yù)警，遭遇故障不停電以防止供電電壓不穩(wěn)對機(jī)械設(shè)備造成的損害?？梢詫?shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)中故障的不停電或者局部停電維護(hù)，從本質(zhì)上來說可以認(rèn)為是簡直電氣低壓配電系統(tǒng)中的一種智能接地系統(tǒng)，因?yàn)槠渥陨碓陔娏ο到y(tǒng)中安全維護(hù)的職能化作用，其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)漸漸成為一種主流。

3 建筑低壓配電系統(tǒng)中的接地保護(hù)設(shè)計(jì)

建筑電氣低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性對確保電氣設(shè)備使用者的用電安全至關(guān)重要，因此在建筑低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該采取必要的接地保護(hù)措施。接地保護(hù)措施是在建筑低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)漏電的情況下，自動切斷漏電線路以保證整個(gè)線路的安全性，保證整個(gè)供電系統(tǒng)中機(jī)械設(shè)備和操作人員安全的設(shè)備。在建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，如何合理的設(shè)置接地保護(hù)裝置提高整個(gè)建筑供電系統(tǒng)的安全是其設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵問題，所以在建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)活動中，應(yīng)該根據(jù)建筑電氣設(shè)備的具體情況以及回路線路的橫截面積大小合理的設(shè)置接地保護(hù)裝置。在建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中無論選擇什么樣的接地系統(tǒng)，采取什么樣的接地形式，都要注意整個(gè)低電壓供電系統(tǒng)應(yīng)該處在同一個(gè)電位上，供電系統(tǒng)中的接地系統(tǒng)與電氣設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行等電位連接，以保證整個(gè)低電壓供電系統(tǒng)內(nèi)部的穩(wěn)定性，以防止供電系統(tǒng)因?yàn)橥獠侩妷旱挠绊懚鵁o法正常運(yùn)行。供電外網(wǎng)的電壓變化也是建筑低壓配電系統(tǒng)中接地保護(hù)系統(tǒng)要面對的主要問題，只有在設(shè)計(jì)過程中就考慮到外部電壓的不穩(wěn)定性，才能保證配電系統(tǒng)內(nèi)部的相對穩(wěn)定。

如前文所述在建筑電氣低壓配電系統(tǒng)中，接地保護(hù)主要有三種模式，即IT、TN、TT。其中TT系統(tǒng)是針對接地建筑電氣低壓供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備保護(hù)問題的，通過電氣設(shè)備的單獨(dú)接地來實(shí)現(xiàn)電路中電氣設(shè)備的保護(hù)，主要功能作用是將故障回路內(nèi)的電流自動切斷，保護(hù)電氣設(shè)備不受破壞；IT系統(tǒng)作為一種功能性較強(qiáng)的建筑電氣低壓配電系統(tǒng)中的接地安全系統(tǒng)，一般設(shè)置在電網(wǎng)的外漏導(dǎo)電部分，如果電網(wǎng)外漏導(dǎo)電部分出現(xiàn)故障，IT系統(tǒng)的接地保護(hù)不會切斷整個(gè)系統(tǒng)的電源，而是通過自身的高電阻和高電抗阻塞故障電流的自主流動并向線路的維護(hù)人員告警，由電力系統(tǒng)的維護(hù)人員根據(jù)故障的實(shí)際信息對故障采取分段線路斷電處理，這種保護(hù)機(jī)制不僅保護(hù)了線路中機(jī)械設(shè)備和操作人員的安全，同時(shí)也最大限度的降低了電力故障對電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響。TN系統(tǒng)接地主要是通過電流保護(hù)器對電路負(fù)荷與電流短路的保護(hù)裝置，也可以對建筑電氣低壓配電系統(tǒng)因接地故障起到保護(hù)作用。

4 結(jié)論

在建筑領(lǐng)域電氣低壓配電設(shè)計(jì)活動中，安全是主要的影響因素所以建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中的接地系統(tǒng)選擇和應(yīng)用成為一個(gè)關(guān)鍵性的內(nèi)容，對建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的探討具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義，本文從建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)過程中各個(gè)接地系統(tǒng)的概述、建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)過程中接地系統(tǒng)的特點(diǎn)、建筑低壓配電系統(tǒng)中的接地保護(hù)設(shè)計(jì)三個(gè)角度對這一問題進(jìn)行了深入的研究，以期為建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)應(yīng)用水平的提升提供支持和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]沈天杭.關(guān)于建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的分析[J].中華民居（下旬刊），2014（06）：177.

[2]藺怡. 建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中各種接地系統(tǒng)的分析[J].黑龍江科技信息，2014（16）：79.

[3]王宏偉.高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（22）：222.

[4]劉京濤.長沙北辰新河三角洲A1地塊城市綜合體項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)[D].北京建筑大學(xué)，2014.

[5]劉星平.高層建筑配電系統(tǒng)及綜合防雷的工程設(shè)計(jì)研究[D].湖南大學(xué)，2003.

[6]何曉東. 昊邦電器數(shù)碼城建筑電氣及智能化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D].云南大學(xué)，2012.

[7]李曉琛，佟一飛.淺談建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中導(dǎo)體的選擇[J].黑龍江科技信息，2010（22）：224.

[8]周方建.建筑電氣工程中低壓配電系統(tǒng)的安裝與調(diào)試[J].山西建筑，2014（34）：139-140.

作者簡介

楊云娜（1980-），女，四川省成都市人。 大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)供職于四川省醫(yī)藥設(shè)計(jì)院有限公司。研究方向?yàn)楣I(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)。

作者單位

四川省醫(yī)藥設(shè)計(jì)院有限公司 四川省成都市 610000